Спектральная плоскостность - Spectral flatness
Спектральная равномерность или коэффициент тональности , также известный как энтропия Винера , - это мера, используемая в цифровой обработке сигналов для характеристики звукового спектра . Спектральная ровность обычно измеряется в децибелах и позволяет количественно определить, насколько звук подобен тону , а не шуму .
Значение тонального в этом контексте означает количество пиков или резонансной структуры в спектре мощности , в отличие от плоского спектра белого шума . Высокая спектральная плоскостность (приближающаяся к 1,0 для белого шума) указывает на то, что спектр имеет одинаковую мощность во всех спектральных диапазонах - это будет звучать аналогично белому шуму, а график спектра будет выглядеть относительно плоским и гладким. Низкая спектральная плоскостность (приближающаяся к 0,0 для чистого тона) указывает на то, что спектральная мощность сконцентрирована в относительно небольшом количестве полос - это обычно звучит как смесь синусоидальных волн , и спектр будет казаться «заостренным».
Спектральная плоскостность вычисляется путем деления среднего геометрического спектра мощности на среднее арифметическое спектра мощности, то есть:
![{\ mathrm {Flatness}} = {\ frac {{\ sqrt [{N}] {\ prod _ {{n = 0}} ^ {{N-1}} x (n)}}} {{\ frac {\ sum _ {{n = 0}} ^ {{N-1}} x (n)} {N}}}} = {\ frac {\ exp \ left ({\ frac {1} {N}}) \ sum _ {{n = 0}} ^ {{N-1}} \ ln x (n) \ right)} {{\ frac {1} {N}} \ sum _ {{n = 0}} ^ {{N-1}} x (n)}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/11508079a0c7aa6a86e8db802359974a0fccb60e)
где x (n) представляет собой величину номера ячейки n . Обратите внимание, что один (или несколько) пустых бункеров дает плоскостность 0, поэтому эта мера наиболее полезна, когда бункеры, как правило, не пусты.
Отношение, полученное в результате этого вычисления, часто преобразуется в шкалу децибел для отчетности с максимальным значением 0 дБ и минимальным значением –∞ дБ.
Спектральную равномерность также можно измерить в пределах определенного поддиапазона, а не по всему диапазону. Дубнов показал, что спектральная плоскостность эквивалентна теоретико-информационной концепции взаимной информации , известной как двойная полная корреляция.
Приложения
Это измерение является одним из многих звуковых дескрипторов, используемых в стандарте MPEG-7 , в котором оно обозначено как «AudioSpectralFlatness».
В исследованиях пения птиц он использовался как одна из характеристик, измеряемых по звуку пения птиц при проверке сходства между двумя отрывками. Спектральная плоскостность также использовалась при анализе, диагностике и исследованиях электроэнцефалографии (ЭЭГ) и психоакустике у людей.